面向大數據時代的數據庫課程教學改革研究

李絮+劉爭艷

（阜陽師范學院計算機與信息工程學院安徽阜陽 236037）

摘要：大數據時代帶來了數據在存儲、組織、管理等理論與方法方面的巨大變化，同時也給傳統的數據庫課程帶來新的挑戰，促使其進行改革。本文通過對大數據時代給數據庫課程帶來的影響進行深入分析，從高校數據庫課程所面臨的問題入手，提出適應大數據時代發展需求的新的數據庫課程教學模式、教學方法、教學內容。

關鍵詞：大數據；數據庫；教學改革

0 引言

目前，對于大數據（Big data）的定義在業界尚未有統一的定義，但通常用大數據一詞來表示大量非結構化數據和半結構化數據。這些數據在用傳統的關系型數據庫分析時會花費較多的時間和金錢[1]。但是，目前國內大多數高校的數據庫課程仍然是都是以產生于上世紀80年代的關系型數據庫為主，研究的是結構化數據的存儲、處理、數據共享等內容。按照"80-20"規則，世界上20%的結構化數據主要是事務數據，產生80%的價值，而80%的數據為非結構化數據，這些非結構化數據大多是一些新型用戶產生的數據，它們無法存儲到關系數據庫中[2]。但是隨著數據采集、存儲技術和云計算的迅速發展，大量非結構化數據的存儲和處理已成為可能，也越來越受到關注。這些現象的出現也對現有的數據庫課程產生較大的沖擊。現如今，在國內幾乎所有的本科院校計算機相關專業都已開設了數據庫類課程，該課程的開設初衷是為了解決計算機信息處理過程中大量數據有效組織和存儲的問題，同時也是為培養學生進行信息管理、分析、設計、開發和應用等諸方面的能力[3-4]。但存在問題是現有的數據庫課程知識體系很難應對由云計算、大數據等技術的興起而產生的海量數據爆發式增長的局面，已經出現不能滿足實際應用對數據庫專業人才的需求的局面。因此，本文通過分析大數據時代的特點及社會對數據庫專業人才需求，提出適應大數據發展需要的數據庫課程內容、教學模式及教學方法。

1 設計面向大數據背景下的教學模式

大數據環境下，以"慕課"、"翻轉課堂"等為典型代表的新教學方式正在沖擊現有的課堂教學。這些新的教學方式多以個性化、自主性、互動式作為顯著特征，它在知識傳遞上比傳統的實體課堂更加符合學習科學的規律與要求，也促使越來越多的師生利用"慕課"等平臺尋找和利用教育資源，而且傳統教師主導課堂的形式將逐步退出教學歷史的舞臺。但是，就現階段的教學環境和教學設施等方面來說，"慕課"等新型教學方式還不能完全取代課堂教學，但可以作為課堂教學的有益補充。因此，在大數據環境下，教師必須實現角色的轉換，必須摒棄傳統的"灌輸式"傳授知識方法，樹立"學生為本"的課程教學觀，根據數據庫課程的教學目標、教學內容、學生特點、教學條件等，靈活選擇教學方法，形成以學生獨立自主學習為主，教師引導啟發為輔的教學模式。同時，應充分利用諸如"互聯網+"大學生創新創業大賽、大學生軟件設計大賽、ACM程序設計大賽等競賽來鍛煉和培養學生的綜合素質和創新能力，通過參加各類專業競賽來擴大學生的專業視野，在鍛煉學生實踐能力的同時，也能夠培養學生的團隊合作精神。通過賽前的培訓，賽后的總結等環節也能夠起到對課堂教學的延伸擴展的作用，同樣也能使學生在實踐過程中更進一步的體會專業知識技能的學習和實踐的樂趣。

2 完善大數據背景下數據庫課程體系的教學內容

在傳統的數據庫類課程中重點講授關系數據模型、E-R模型和數據庫邏輯設計、查詢優化和數據庫物理設計以及事務管理；詳細介紹了關系代數、函數依賴和規范化的基本思想和理念；簡單介紹SQL、視圖、快照、存儲過程和觸發的基本思想。為適應大數據時代產生的海量數據的管理、存儲、分析和處理。一方面，應在課程內容上增加NoSQL數據管理技術和編程模型。NoSQL數據管理技術是關系型數據管理技術的有益補充，它包括針對異構海量數據的存儲、查詢和分析技術，是以Web搜索、電子商務、個性化信息服務、社交網絡等為典型代表的新型應用的支撐技術，也是大數據時代數據分析的主要支撐技術，是目前信息檢索、數據挖掘、機器學習等領域的重要關鍵技術。另一方面，為應對大數據時代數據管理的新挑戰，應增加HBase和Hive為代表的海量數據管理平臺、面向OLTP 提供NoSQL 擴展性的NewSQL 代表技術C-Store關系數據庫系統、以及針對經典數據挖掘算法的海量數據挖掘與分析算法等方面的內容。

3. 研發實驗平臺、改革實驗教學方法

企業在開發、測試、部署實際項目時需要有特定的軟件環境。在實踐教學過程中，不但要讓學生熟悉這些環境，還要特別注意在實際工作中容易出現的各種問題和錯誤，找到相應的解決方法。為此，教師應該在校內搭建真實的實驗環境，采用企業項目案例進行實踐教學。真正的大數據課程需要有分布式的實驗環境支撐，基于Hadoop 搭建大數據實驗平臺，給學生提供大數據分析、儲存、管理的實驗環境，讓學生掌握Hadoop 中HBase、Hive、Zookeeper 等關鍵技術并熟練掌握數據交換、大數據查詢、大數據項目實踐等核心內容，在此基礎上再結合真實的電商企業數據，培養學生分析問題和解決問題的能力。大數據環境下，傳統的實驗室無法滿足教學需要，需要構建云環境下的虛擬實驗室，結合云計算和虛擬技術，打破時空限制，為學生提供開放的實驗平臺，讓教師和學生隨時隨地都能訪問和使用實驗資源。

4 結語

本文所提出的是基于數據庫課程在大數據時代背景下的教學模式、教學內容、實驗平臺等的改革研究，目的是為適應大數據帶來的變革對數據庫課程的要求，通過補充和完善傳統數據庫的教學內容、實驗平臺、改善教學模式和教學方法，期望學生通過學習能夠滿足企業的對大數據設計和管理的需求。在以后的研究中可以可以探索將數據庫方面的專業認證環節融入到教學體系中，以增強學生學習的興趣、目的性、實踐性。

參考文獻：

[1] 朱建平，李秋雅.大數據對大學教學的影響[J].中國大學教學 2014，（9）：41-44

[2] 劉繼華，王三虎.數據庫技術類課程體系及教學模式改革的研究與實踐[J].呂梁學院學報，2011，1（2）：34-35.

[3] 孟小峰， 慈祥. 大數據管理： 概念、技術與挑戰[J]. 計算機研究與發展， 2013， 50（1）： 146-160.

[4] 王樹鋒， 費賢舉， 胡智喜. 基于大數據的數據庫課程探究式教學方法研究[J]. 計算機教育， 2014（11）： 99-102.

作者簡介：李絮 （1983年-），女，安徽宿州人，漢族，現職稱：講師，學歷：碩士，研究方向：計算機應用。.

基金項目："基于云計算的高校網絡教學系統研究"（2014zdjy080） 省級重大教學改革研究項目；"MOOC背景下基于ECDIO-KS的模擬電子技術課程教學改革研究"（2015JYXM06）。